Acta Agrophysica, 8, 12(1), 55-72 ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA TYCZIU I LIPCU 6 ROKU ZCZCII Małgorzata Czarnecka, Jadwiga idzgorska-lencewicz Katedra Meteorologii i Klimatologii, Akademia Rolnicza ul. PapieŜa Pawła VI/3, 71-434 zczecin e-mail: czarnecka@agro.ar.szczecin.pl t r e s z c z e n i e. Podstawą analizy były godzinne wartości imisji ditlenku siarki, ditlenku azotu oraz pyłu zawieszonego PM oraz dane obejmujące podstawowe elementy meteorologiczne, z 3 stacji pomiarowych zczecina, w styczniu i w lipcu 6 roku. twierdzono, Ŝe wielkość imisji podstawowych zanieczyszczeń powietrza na obszarze aglomeracji szczecińskiej w styczniu i lipcu 6 roku róŝnicowały warunki anemometryczne. Kierunek wiatru decydował o napływie zanieczyszczeń, natomiast wzrost prędkości na ogół przyczyniał się do zmniejszenia ich stęŝeń. Rola prędkości wiatru, jako czynnika dyspersji, uwidoczniła się przede wszystkim w odniesieniu do imisji ditlenku azotu w lipcu. Jakość powietrza w styczniu 6 r. w zczecinie, oprócz warunków anemometrycznych, kształtowały głównie temperatura i wilgotność względna powietrza, których wzrost przyczyniał się do zmniejszenia imisji. ietypowa pogoda panująca w styczniu 6 r. silniej determinowała stęŝenia pyłu zawieszonego PM, natomiast w lipcu ditlenku azotu. pływ warunków meteorologicznych na stęŝenia ditlenku azotu, w obu miesiącach, był większy w podmiejskich częściach zczecina, mniejszy w centrum. ł o wa k l u c z o we: ditlenek siarki, ditlenek azotu, pył zawieszony PM, warunki meteorologiczne, analiza regresji TĘP Zanieczyszczenie powietrza naleŝy do najbardziej niebezpiecznych zagroŝeń środowiska. Ilość zanieczyszczeń mogących występować w powietrzu jest niezmiernie duŝa a ich szkodliwość zaleŝy od wielu czynników m.in. od właściwości chemiczno - toksycznych, stanu skupienia, stopnia dyspersji i stęŝenia w powietrzu. Dla zdrowia ludzkiego szczególnie niebezpieczne są epizody nagłego i silnego zanieczyszczenia powietrza nazywane smogiem. Bezpośrednią przyczyną powstawania smogu są duŝe emisje zanieczyszczeń powietrza, jednak czynnikami umoŝliwiającymi i potęgującymi jego powstanie są specyficzne warunki meteoro-
56 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ logiczne a takŝe lokalna topografia terenu. Obserwowany w warunkach zimowych tzw. czarny smog oraz wiosną i latem tzw. smog fotochemiczny są ściśle związane z występowaniem pogody antycyklonalnej i słabego wiatru (BlaŜek i in. 1999, Godłowska 4, Ośródka i Święch-kiba 1997, alczewski 5). przypadku smogu fotochemicznego istotną rolę odgrywa nasłonecznienie i temperatura powietrza, których wysokie wartości inicjują reakcje fotochemiczne. Badania Ośródki i Święch-kiby (1997) wykazały, Ŝe na obszarze Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego, zagroŝenie smogiem fotochemicznym jest obserwowane zawsze, gdy chwilowa wartość promieniowania całkowitego przekracza 5 m -2. pływ warunków pogodowych na zmienność imisji podstawowych zanieczyszczeń powietrza, w ujęciu wybranych elementów meteorologicznych lub ich zespołów wykazano w wielu pracach (np. Czarnecka i Kalbarczyk 5 i 8, Hoffman i Jasiński 1998, Kleniewska 3, Majewski 5, Rozbicka 4). Prosty wskaźnik meteorologiczny (Z) pozwalający określić prawdopodobieństwo wzrostu zanieczyszczenia powietrza w okresie zimowym opracował alczewski (1997, 5). skaźnik uwzględnia podstawowe elementy meteorologiczne: temperaturę powietrza, prędkość wiatru, opad oraz ciśnienie atmosferyczne, ale takŝe występowanie niskiej warstwy inwersyjnej. opinii autora, który testował wskaźnik w warunkach Krakowa, maksima wskaźnika są skorelowane w czasie z maksimami stęŝeń zanieczyszczeń. ymieniony wskaźnik okazał się równieŝ przydatny do oceny stopnia zanieczyszczenia powietrza ditlenkiem siarki oraz pyłem PM w warunkach aglomeracji warszawskiej (Majewski i Przewoźniczuk, 6). Matematyczny opis oddziaływania pogody na stęŝenie zanieczyszczeń powietrza moŝna uzyskać takŝe dzięki modelom dyspersji zanieczyszczeń (np. Burzyński 4, Rogula i śeliński 5). roku 6, zarówno zimą, jak i latem, warunki meteorologiczne w zczecinie, tak jak w całym kraju, znacznie odbiegały od normy, co przyczyniło się do wyraźnego pogorszenia jakości powietrza, a w przypadku pyłu zawieszonego, w styczniu, nawet do znacznego przekroczenia dopuszczalnej normy. tąd, zasadniczym celem pracy była ocena wpływu warunków meteorologicznych na podwyŝszone i ponadnormatywne stęŝenia głównych zanieczyszczeń, decydujących o jakości powietrza w aglomeracji szczecińskiej w 6 roku. MATRIAŁY I MTODY Podstawę opracowania stanowiły godzinne wartości imisji ditlenku siarki, ditlenku azotu i pyłu zawieszonego w styczniu i lipcu w 6 roku, rejestrowane na trzech stacjach imisyjnych w zczecinie, których połoŝenie zaznaczono na rysunku 1. tacja przy ul. Piłsudskiego znajduje się w centralnej części miasta i słuŝy pomiarom zanieczyszczeń komunikacyjnych, natomiast stacja przy ul. Andrzejewskiego reprezentuje tzw. tło miejskie.
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 57 Rys. 1. Lokalizacja stacji imisyjnych i meteorologicznych w zczecinie Fig. 1. Location of immission and meteorological stations in zczecin
58 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ Z kolei zasadniczym celem pomiarów prowadzonych przy ul. Łącznej jest ocena oddziaływania Zakładów Chemicznych Police na jakość powietrza w zczecinie. Ze względu na lokalne warunki topograficzne reprezentatywność stanowiska pomiarowego przy ul. Łącznej, dla objętych analizą zanieczyszczeń, wynosi kilkanaście kilometrów, natomiast przy ul. Piłsudskiego i Andrzejewskiego ogranicza się do kilkuset metrów, a tylko w odniesieniu do O 2, odpowiednio: do kilku i kilkunastu km (http://www.wios.szczecin). ykorzystane w opracowaniu dane meteorologiczne pochodziły ze stacji automatycznych, zlokalizowanych obok stacji imisyjnych i obejmowały promieniowanie całkowite, temperaturę powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność względną powietrza oraz prędkość i kierunek wiatru. pływ elementów meteorologicznych na stęŝenie analizowanych zanieczyszczeń określono przy zastosowaniu analizy korelacji oraz regresji pojedynczej i wielokrotnej, na poziomach istotności α =,5 i α =,1. YIKI roku 6 szczególnie niekorzystne dla jakości powietrza warunki meteorologiczne panowały przede wszystkim w styczniu, ale takŝe w lipcu. większości dni stycznia pogodę kształtował rozległy wyŝ rosyjski, sprowadzający do Polski mroźne i suche powietrze. zczecinie średnia miesięczna temperatura była o 4,7 o C niŝsza od normy za lata 1961-, a opady stanowiły jedynie 33% średniej wieloletniej (Biuletyn, 6). kutkiem niekorzystnych warunków pogodowych, wymuszających intensyfikację procesów grzewczych a ograniczających naturalną wentylację i samooczyszczanie powietrza był znaczny wzrost imisji głównych zanieczyszczeń. Średnie miesięczne stęŝenia ditlenku siarki i ditlenku azotu były około dwukrotnie, a pyłu zawieszonego nawet trzykrotnie większe od średniej z lat 1993-2 (Czarnecka i Kalbarczyk, 4). Poza tym 1-godzinne stęŝenia pyłu PM wykazały w dniach 19-22 stycznia w niektórych punktach pomiarowych przekroczenia dopuszczalnej normy. rejonie ul. Andrzejewskiego największe stęŝenia pyłu, rejestrowane w dniach 26-28 stycznia, nawet 7-8 razy przewyŝszały normę 1-godzinną (rys. 2). Ponadnormatywne stęŝenia pyłu PM, stwierdzone takŝe jeszcze w innych miesiącach roku 6, zadecydowały o zakwalifikowaniu aglomeracji zczecin, jako jedynej strefy w województwie zachodniopomorskim, do najbardziej niekorzystnej (w skali trzystopniowej) klasy C, co nałoŝyło na wojewodę obowiązek opracowania programu ochrony powietrza, mającego zapewnić dotrzymywanie standardów jakości powietrza przez ten rodzaj zanieczyszczenia (Roczna ocena, 7). Lipiec 6 roku był ekstremalnie ciepły i skrajnie suchy, gdyŝ temperatura o 4,7 o C przekroczyła normę, a opady stanowiły zaledwie 24% średniej wieloletniej sumy miesięcznej. takich warunkach największy wzrost imisji wykazał
norma - standard tęŝenie Concentration [µm -3 ] 35 25 15 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23 24 25 26 27 28 29 31 Dni Days Rys. 2. Godzinne stęŝenie pyłu zawieszonego PM w styczniu 6 roku, przy ul. Andrzejewskiego w zczecinie Fig. 2. Daily concentration of suspended particulate matter PM in Andrzejewskiego treet in zczecin in January 6
6 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ ditlenek azotu, którego stęŝenia były około dwukrotnie większe od przeciętnych z lat 1993-2 (Czarnecka i Kalbarczyk, 4), jednak standardy jakości powietrza dla wszystkich zanieczyszczeń były dotrzymane. większości dni stycznia i lipca, w warunkach pogody antycyklonalnej, prędkość wiatru na ogół nie przekraczała 2 m s -1, co zasadniczo ograniczało naturalną wentylację powietrza. Jak wskazuje rysunek 3 prędkość, a szczególnie kierunek wiatru, wykazywały duŝe zróŝnicowanie w zaleŝności od połoŝenia stacji pomiarowej. Pomimo Ŝe warunki pogodowe w styczniu 6 r. kształtowała generalnie cyrkulacja z sektora wschodniego, to w centralnej części miasta dominowały wiatry, przy ul. Łącznej, a przy ul. Andrzejewskiego. Równie duŝe kontrasty warunków anemometrycznych pomiędzy stacjami zaznaczyły się w lipcu. śródmieściu zczecina wiatry i występowały z podobną częstością, podczas gdy w niezabudowanej części miasta, przy ul. Łącznej, wiatrów z kierunku prawie nie notowano, natomiast najczęściej występowały wiatry z sektora północnego z podobną częstością z, i. Zdecydowanie największymi prędkościami wiatru charakteryzował się niezabudowany rejon ulicy Łącznej. Zarówno w styczniu, jak i w lipcu średnia prędkość wiatru w tym rejonie była ponad dwukrotnie większa niŝ przy ul. Piłsudskiego i Andrzejewskiego. a terenach miast kierunek wiatru jest zasadniczym czynnikiem napływu zanieczyszczeń z lokalnych źródeł komunalnych i przemysłowych oraz transportu drogowego (lminir 5, Hoffman i Jasiński 1998, Majewski i Przewoźniczuk 6). Z analizy rysunków 4 i 5 wynika, Ŝe warunki anemometryczne wyraźnie róŝnicowały stęŝenia zanieczyszczeń powietrza w zczecinie w styczniu i lipcu 6 r. Rolę kierunku wiatru w kształtowaniu imisji analizowanych zanieczyszczeń, pomimo jego niewielkich prędkości w warunkach pogody wyŝowej, odzwierciedlają współczynniki determinacji, które w zdecydowanej większości przypadków były statystycznie istotne na najwyŝszym przyjętym poziomie α =,1. Kierunek wiatru w większym stopniu kształtował zmienność stęŝeń w stacjach reprezentujących tło miejskie, najsłabiej w warunkach zwartej zabudowy centrum miasta. styczniu silniejszy związek z kierunkiem wiatru wykazywała imisja pyłu PM w rejonie głównej drogi dojazdowej do zczecina, przy ul. Andrzejewskiego, natomiast w lipcu ditlenku azotu, w niezabudowanym rejonie przy ul. Łącznej. Przeciętnie największymi stęŝeniami ditlenku siarki i azotu, zarówno w styczniu, jak i w lipcu 6 r., charakteryzował się rejon stacji komunikacyjnej przy ul. Piłsudskiego, w centralnej części miasta (rys. 4 i 5). obu miesiącach najmniejsze stęŝenia ditlenku siarki rejestrowano na niezabudowanym obszarze przy ul. Łącznej. styczniu 6 r., w zwartej zabudowie centrum miasta, większa imisja zanieczyszczeń gazowych miała miejsce przy wiatrach wschodnich, natomiast w lipcu podwyŝszone stęŝenia O 2 występowały przy wiatrach, podczas gdy stęŝenia O 2 nie były wyraźnie róŝnicowane przez kierunek wiatru. Pomimo, Ŝe
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 61 styczeń styczeń - January v = 1,3 ms -1 lipiec lipiec - July v =,9 ms -1 % 5 % Andrzejewskiego v = 1,1 ms -1 v = 1, ms -1 % 5 % Piłsudskiego v = 2,7 ms -1 v = 2,2 ms -1 % 5 % Łączna Rys. 3. Charakterystyka kierunku i prędkości wiatru w styczniu i w lipcu 6 roku w zczecinie Fig. 3. The characteristics of the direction and speed of wind in zczecin in January and July, 6
62 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ µm -3 O 2 R 2 = 2,3 5 Andrzejewskiego O 2 µm -3 R2 = 2,1 PM µm -3 R 2 = 1,1 Piłsudskiego µm -3 O 2 R 2 = 2,3 5 O 2 µm -3 R 2 = 1,4 µm -3 PM2,5 n.i Łączna µm -3 O 2 R 2 = 2,6 5 µm -3 O 2 R 2 = 5,8 µm -3 PM R 2 współczynnik determinacji (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczenia od kierunku wiatru, istotny na poziomie α =,1 R 2 coefficient of determination (%) for the relationship between the concentration of impurities and the direction of wind, significant at α =.1 Rys. 4. tęŝenia ditlenku siarki, ditlenku azotu i pyłu zawieszonego PM w styczniu 6 roku w zczecinie w zaleŝności od kierunku wiatru Fig. 4. Concentrations of sulphur dioxide, nitrogen dioxide and suspended particulate matter PM in zczecin in January, 6, in relation to the direction of wind
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 63 µm -3 O 2 R 2 = 2,3 5 Andrzejewskiego O 2 µm -3 R2 = 2,1 PM µm -3 R 2 = 1,1 Piłsudskiego µm -3 O 2 R 2 = 2,3 5 O 2 µm -3 R 2 = 1,4 µm -3 PM2,5 n.i Łączna µm -3 O 2 R 2 = 2,6 5 µm -3 O 2 R 2 = 5,8 µm -3 PM R 2 współczynnik determinacji (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczenia od kierunku wiatru, istotny na poziomie α =,1 R 2 coefficient of determination (%) for the relationship between the concentration of impurities and the direction of wind, significant at α =.1 Rys. 5. tęŝenia ditlenku siarki, ditlenku azotu i pyłu zawieszonego PM w lipcu 6 roku w zczecinie w zaleŝności od kierunku wiatru Fig. 5. Concentrations of sulphur dioxide, nitrogen dioxide and suspended particulate matter PM in zczecin in July, 6, in relation to the direction of wind
64 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ w styczniu 6 r., w rejonie ul. Łącznej, przewaŝały wiatry z kierunków i, to większe stęŝenia O 2 i pyłu PM notowano przy wiatrach, co wskazuje na ich napływ ze śródmieścia. RównieŜ przy ul. Andrzejewskiego, usytuowanej w pobliŝu głównej drogi dojazdowej do zczecina, mimo zdecydowanej przewagi wiatrów, większe stęŝenia O 2 i PM notowano przy kierunku, co równieŝ świadczyłoby o ich napływie z lewobrzeŝnej części aglomeracji szczecińskiej. lipcu 6 r., w obu stacjach reprezentujących tło miejskie, większe stęŝenia analizowanych zanieczyszczeń notowano przy wiatrach i. Z porównania rysunków 3, 4 i 5 wynika, Ŝe w kaŝdym punkcie pomiarowym, na ogół większe stęŝenia zanieczyszczeń notowano przy przewaŝającym w tym rejonie kierunku wiatru, bądź przy kierunku z tego samego sektora. skazuje to na większą rolę wiatru jako czynnika transportu zanieczyszczeń z lokalnych źródeł emisji w porównaniu z jego funkcją przewietrzania, co przy jego niewielkich prędkościach w warunkach pogody wyŝowej w styczniu i w lipcu 6 r. i to w obszarze zabudowanym, wydaje się oczywiste. Oprócz kierunku wiatru, zmienność imisji głównych zanieczyszczeń powietrza w zczecinie w styczniu i lipcu 6 r. kształtowały takŝe inne elementy pogody, wytypowane za pomocą procedury krokowej analizy regresji (tab. 1). arunki meteorologiczne silniej oddziaływały na jakość powietrza w styczniu, szczególnie na stęŝenie pyłu zawieszonego PM, podczas gdy nietypowa pogoda w lipcu 6 determinowała głównie imisję O 2, zwłaszcza w śródmieściu zczecina. ilniejsze, ale przede wszystkim wyraźnie zróŝnicowane związki stę- Ŝeń analizowanych zanieczyszczeń z głównymi elementami meteorologicznymi stwierdzono dla poszczególnych kierunków wiatru. styczniu, w trzech stacjach imisyjnych zczecina, niemal wszystkie współczynniki determinacji były istotne na najwyŝszym przyjętym poziomie istotności, a niektóre przekraczały nawet 8% (tab. 2). Tak silny związek imisji z wytypowanymi elementami pogody stwierdzono w rejonie ul. Andrzejewskiego dla obu zanieczyszczeń gazowych przy wiatrach, a ditlenku siarki takŝe przy kierunku oraz przy ul. Łącznej - dla stęŝenia pyłu zawieszonego przy wiatrach. e wszystkich punktach zczecina największe współczynniki determinacji częściej dotyczyły imisji pyłu. a ogół najsilniejsze związki imisji z warunkami pogodowymi dotyczyły kierunków innych niŝ występujące najczęściej, czy teŝ kierunków, przy których stęŝenia osiągały największe wartości. Jedynie w rejonie ul. Andrzejewskiego największe współczynniki determinacji uzyskano dla kierunku, przy którym stęŝenia ditlenku azotu i pyłu zawieszonego PM były największe, czyli kierunku.
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 65 Tabela 1. spółczynniki determinacji R 2 (%) dla zaleŝności stęŝenia ditlenku siarki, ditlenku azotu oraz pyłu zawieszonego od warunków meteorologicznych, istotne na poziomie α =,1, w styczniu i w lipcu 6 roku w zczecinie Table 1. Coefficient of determination R2 (%) for the relationship between sulphur dioxide, nitrogen dioxide and suspended particulate matter and meteorological conditions, significant at α =.1, in zczecin in 6 Miesiące Months ul. Andrzejewskiego ul. Piłsudskiego ul. Łączna O 2 O 2 PM O 2 O 2 PM2,5 O 2 O 2 PM tyczeń 33,3 36,6 44,9,1 28,8,3 28,9 47,4 Lipiec 17,2,8 7,7 8,6 26,4 14,4,8 14,7 9,5 brak danych lack of data. Tabela 2. spółczynniki determinacji (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczeń od warunków meteorologicznych według kierunków wiatru w styczniu 6 roku w zczecinie Table 2. Coefficients of determination (%) for the relationship between concentration of impurities and meteorological conditions according to the directions of wind in zczecin in January, 6 Kierunek wiatru ind direction ul. Andrzejewskiego ul. Piłsudskiego ul. Łączna O 2 O 2 PM O 2 O 2 O 2 O 2 PM 47,9 36,8,9 87,8 76,7 56,8 81,6 36,3,7 22,3 19,2 34,7 39,7 85,8 43,5 48,8 46,1 5,9 57,4 65,4 85,7 5,9 24,2 79,2 45,3 26,8 21,4 37,8 38,1 56,1 24,2 28,8 41,4 19,3 49, 24,3,9 8,6* 68, 45,3 46,5 64,7 29,6,2 48,4 43,5 75, 38,3 55, 5,4 45,8 59,6 63,8 87,1 zaleŝności nieistotne na poziomie α =,5, n.s. non-significant relationships at α =.5; * istotne na poziomie α =,5, * significant at α =.5; nieoznaczone istotne na poziomie α =,1, non-defined significant at α =.1; brak zjawiska, absence of phenomenon;
66 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ lipcu warunki meteorologiczne miały znacznie mniejszy wpływ na wielkość imisji występującej przy poszczególnych kierunkach wiatru (tab. 3). wielu przypadkach zaleŝności były nieistotne lub statystycznie istotne tylko na poziomie α =,5, a współczynniki determinacji nie przekraczały 35%. rejonie głównej drogi dojazdowej do zczecina, przy ul. Andrzejewskiego, lepszy opis uzyskano dla obu zanieczyszczeń gazowych, natomiast w niezabudowanym rejonie ul. Łącznej dla ditlenku siarki i pyłu zawieszonego PM. lipcu wpływ warunków pogodowych na imisję zanieczyszczeń silniej zaznaczył się w stacjach reprezentujących tło miejskie, zdecydowanie słabiej w centrum zczecina, gdzie nieco więcej statystycznie istotnych współczynników determinacji wytestowano dla ditlenku azotu. arunki pogodowe, które istotnie wpływały na zmienność imisji zanieczyszczeń powietrza w styczniu i w lipcu 6 roku w zczecinie reprezentowane były przez jeden do trzech elementów meteorologicznych (tab. 4 i 5). Rolę poszczególnych elementów meteorologicznych odzwierciedlają współczynniki determinacji dla regresji pojedynczej bądź determinacji cząstkowej dla regresji wielokrotnej, w przypadkach, kiedy statystycznie istotny wpływ na imisję miały dwa lub trzy elementy. Tabela 3. spółczynniki determinacji (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczeń od warunków meteorologicznych według kierunków wiatru w lipcu 6 roku w zczecinie Table 3. Coefficients of determination (%) for the relationship between the concentration of impurities and meteorological conditions according to the directions of wind in zczecin in July, 6 Kierunek wiatru ind direction ul. Andrzejewskiego ul. Piłsudskiego ul. Łączna O 2 O 2 PM O 2 O 2 PM2,5 O 2 O 2 PM 5,8* 22,7 29, 18,3,1 16,6 19,8,3 13,6 24,2 24,8 32,7 15,3 17,3 n.i n.i 14,2,7 3,8 6,3 8,2 3,5*,3 26,9 18,3 1,8* 2,7* 12,7 7,6 6,3 2,7 2,7* 21,9 18,5 22,4 6,8 12,4 12,3,,8,1 12,3 12,3 27, 26,3 7,8* 3,7* zaleŝności nieistotne na poziomie α =,5, n.s. non-significant relationships at α =.5; * istotne na poziomie α =,5, * significant at α =.5; nieoznaczone istotne na poziomie α =,1, non-defined significant at α =.1; brak zjawiska, absence of phenomenon;
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 67 Tabela 4. spółczynniki determinacji regresji pojedynczej lub determinacji cząstkowej regresji wielokrotnej (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczeń od elementów lub zespołów elementów meteorologicznych, według kierunków wiatru, w styczniu 6 roku w zczecinie Table 4. Determination coefficients of single regression or partial determination of multiple regression (%) for the relationship between the concentration of impurities and meteorological elements or sets of meteorological elements, according to the directions of wind in zczecin in January, 6 Kierunek wiatru ind direction O 2 r t f v (+) 5 (+) 5 12 66 25 28 21 81 53 47 82 24 (+) 38 (+) 38 ul. Andrzejewskiego O 2 t f v 26 2 13 17 63 4 3 19 21 12 24 24 25 4 37 PM t f v 37 6 23 65 6 16 5 18 Kierunek wiatru ind direction 45 (+) 45 (+) 6 (+) O 2 r t f v 38 15 36 88 19 7 47 15 ul. Piłsudskiego O 2 t f v 2 24 29 8 19 5 52 21 19 28 Kierunek wiatru ind direction O 2 t f v 19 9 9 41 42 19 31 4 11 37 3 19 ul. Łączna O 2 r t f v 26 15 75 34 9 41 36 23 22 8 26 PM t f v brak zjawiska, lack of phenomenon; (+) wpływ dodatni, (+) a positive effect; r promieniowanie całkowite (m -2 ), total radiation (m -2 ); t temperatura powietrza ( o C), air temperature ( o C); f wilgotność względna powietrza (%), relative air humidity (%); v prędkość wiatru (ms -1 ), wind speed (ms -1 ) 26 6 46 46 49 58 38 33 4 22 15 23 27 7
68 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ Tabela 5. spółczynniki determinacji regresji pojedynczej lub determinacji cząstkowej regresji wielokrotnej (%) dla zaleŝności stęŝenia zanieczyszczeń od elementów lub zespołów elementów meteorologicznych, według kierunków wiatru, w lipcu 6 roku w zczecinie Table 5. Determination coefficients of single regression or partial determination of multiple regression (%) for the relationship between the concentration of impurities and meteorological elements or sets of meteorological elements, according to the directions of wind in zczecin in July, 6 Kierunek wiatru ind direction O 2 r t f v 12 (+) 23 (+) 6 6 18 8 17 4 6 (+) ul. Andrzejewskiego O 2 v 14 24 25 33 15 17 PM t f v 14 (+) 12 (+) 4 4 6 6 Kierunek wiatru ind direction O 2 t f v 7 (+) 8 4 ul. Piłsudskiego O 2 t v 27 (+) 18 (+) 3 (+) 9 (+) 7 2 PM2,5 v 8 6 3 Kierunek wiatru ind direction O 2 t f v 3 (+) 19 (+) 7 (+) 22 16 8 ul. Łączna O 2 v 12 12 11 12 PM r t f v 15 (+) 26 (+) (+) 4 (+) 12 (+) 3 7 objaśnienia jak pod tabelą 4 cf explanations under Table 4.
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 69 styczniu 6 r. stęŝenia zanieczyszczeń, występujące przy poszczególnych kierunkach wiatru, na ogół najlepiej opisywały zespoły dwóch lub trzech elementów meteorologicznych, a najczęściej typowanymi za pomocą procedury krokowej były wilgotność względna i temperatura powietrza, rzadziej prędkość wiatru (tab. 4). zrost temperatury i wilgotności powietrza, odzwierciedlający osłabienie pogody antycyklonalnej, przyczyniał się do spadku imisji wszystkich analizowanych zanieczyszczeń. Podobny kierunek był charakterystyczny dla związku imisji z prędkością wiatru. Jedynie przy ul. Andrzejewskiego, wzrost prędkości wiatrów z kierunków i powodował zwiększenie imisji ditlenku siarki, prawdopodobnie wskutek emisji lokalnej. kilku przypadkach zmienność stęŝenia ditlenków siarki i azotu lepiej niŝ temperatura wyjaśniały sumy promieniowania, których wzrost skutkował zwiększeniem ich stęŝeń. Udział poszczególnych elementów meteorologicznych w opisie zmienności stęŝeń charakteryzowanych zanieczyszczeń w styczniu 6 r. wahał się w bardzo szerokim zakresie, od 3 do 88%, w zaleŝności od ich rodzaju, rejonu miasta, ale takŝe od kierunku wiatru. lipcu, w przewaŝającej liczbie przypadków, statystycznie istotny wpływ pogody na wielkość imisji ograniczał się do pojedynczych elementów meteorologicznych (tab. 5). śród nich najczęściej pozytywną rolę odgrywała prędkość wiatru, głównie w odniesieniu do imisji ditlenku azotu, przede wszystkim w rejonie drogi dojazdowej do zczecina, przy ul. Andrzejewskiego. tym rejonie podwyŝszone stęŝenia ditlenku siarki, podobnie jak w styczniu, były skutkiem wzrostu prędkości wiatrów wyłącznie z kierunku. centrum zczecina, w przeciwieństwie do obszarów podmiejskich, istotnym czynnikiem zwiększonej imisji ditlenku azotu był wzrost temperatury powietrza. lipcu 6 r. jednoznaczny wpływ na zmniejszenie stęŝenia ditlenku siarki miał głównie wzrost wilgotności względnej powietrza. atomiast wzrost temperatury, podobnie jak rosnące sumy promieniowania, przyczyniały się do zwiększenia imisji charakteryzowanych zanieczyszczeń. arunki pogodowe, które istotnie kształtowały imisję podstawowych zanieczyszczeń powietrza w styczniu i lipcu 6 roku w zczecinie, reprezentowały elementy meteorologiczne, których rolę wykazano zarówno na podstawie ciągłych, kilkuletnich serii obserwacyjnych (np. Czarnecka i Kalbarczyk 5, 8; Kalbarczyk i Kalbarczyk 7, Keary i in. 1998, Kleniewska 3) jak i w odniesieniu do określonych epizodów pogody wyŝowej (Bednar i in. 1, BlaŜek i in. 1999, Drzeniecka i in. ; Godłowska 4). IOKI 1. styczniu 6 roku wpływ warunków meteorologicznych na imisję ditlenku siarki, ditlenku azotu i pyłu zawieszonego w zczecinie był wyraźnie silniejszy niŝ w lipcu.
7 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ 2. ietypowa pogoda panująca w styczniu 6 r. silniej determinowała stę- Ŝenia pyłu zawieszonego PM, natomiast w lipcu ditlenku azotu. pływ warunków meteorologicznych na stęŝenia ditlenku azotu, w obu miesiącach, był większy w podmiejskich częściach zczecina, mniejszy w centrum. 3. ielkość imisji podstawowych zanieczyszczeń powietrza na obszarze aglomeracji szczecińskiej w styczniu i lipcu 6 roku róŝnicowały warunki anemometryczne. Kierunek wiatru decydował o napływie zanieczyszczeń, natomiast wzrost prędkości na ogół przyczyniał się do zmniejszenia ich stęŝeń. Rola prędkości wiatru, jako czynnika dyspersji, uwidoczniła się przede wszystkim w odniesieniu do imisji ditlenku azotu w lipcu. 4. Jakość powietrza w styczniu 6 r. w zczecinie, oprócz warunków anemometrycznych, kształtowały głównie temperatura i wilgotność względna powietrza, których wzrost przyczyniał się do zmniejszenia imisji. PIŚMIICTO Bednar J., Brechler T., Halenka T., Kopacek J., 1. Modelling of summer photochemical smog in the Prague region. Phys. Chem. arth (B), 26(2), 129-136. Biuletyn Państwowej łuŝby Hydrologiczno-Meteorologicznej, 6. yd. IMG, -wa. BlaŜek Z., Ośródka K., Ośródka L., Święch kiba J., ojtylak M., 1999. Porównanie wybranych stęŝeń zanieczyszczeń powietrza w aglomeracjach karwińsko-ostrawskiej i katowickiej i ich związek z warunkami meteorologicznymi. iad. IMG, T.XXII (XLIII), z. 3, 37-48. Burzyński J., 4. Opracowanie metodyki pełnego wykorzystania modelu Calmet-Calpuff wersja 2 do oceny obszarowej jakości powietrza (na przykładzie woj. małopolskiego). iadomości IMG, z. 1, 37-52. Czarnecka M., Kalbarczyk R., 4. Zanieczyszczenie powietrza imisja (I i II). : Atlas zasobów i zagroŝeń klimatycznych Pomorza pod red. C. Koźmińskiego i B. Michalskiej. zczecin, AR, -21. Czarnecka M., Kalbarczyk R., 5. Zmienność stęŝenia ditlenku siarki i ditlenku azotu na Pomorzu w zaleŝności od warunków meteorologicznych. oda Środowisko-Obszary iejskie, t.5, z. specj., (14), 93-6. Czarnecka M., Kalbarczyk R., 8. arunki meteorologiczne kształtujące zmienność stęŝenia pyłu zawieszonego na Pomorzu. Acta Agrophysica, 11(2), 357-368. Drzeniecka A., Pereyma J., Pyka J.L., zczurek A.,. pływ warunków meteorologicznych na stęŝenie zanieczyszczeń powietrza w Śródmieściu rocławia. Chemia InŜ. kolog. T.7, z. 8-9, 865-881. lminir H.K., 5. Dependence of urban air pollutants on meteorology. cience of the Total nvironment, 35, 225-237. Godłowska J., 4. The particulate matter PM air pollution in Cracow. iadomości IMG, z. 1, 79-9. Hoffman., Jasiński R., 1998. pływ kierunku wiatru na stęŝenie zanieczyszczeń powietrza na wybranych stacjach pomiarowych regionalnego systemu monitoringu powietrza w województwie katowickim. InŜynieria i Ochrona Środowiska, 1(2), 171-182.
ARUKI MTOROLOGICZ KZTAŁTUJĄC JAKOŚĆ POITRZA 71 Kalbarczyk R., Kalbarczyk., 7. Zmienność stęŝenia gazowych zanieczyszczeń powietrza na obszarze pozamiejskim iziny zczecińskiej w zaleŝności od warunków meteorologicznych. Przegląd aukowy. InŜynieria i Kształtowanie Środowiska, 2(36), 73-85. Keary J., Jennings., O connor T., Mcmanus B., Lee M., 1998. PM concentration measurements in Dublin city. nvironmental Monitoring and Assessment, 52, iss. 1-2, 3-18. Kleniewska M., 3. Związek między stęŝeniem dwutlenku siarki a kierunkiem i prędkością wiatru na stacji Ursynów-GG w latach 1997-2. Przegląd aukowy. InŜynieria i Kształtowanie Środowiska, 2(27), 96-4. Majewski G., 5. Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM na Ursynowie i jego związek z warunkami meteorologicznymi. Przegląd aukowy. InŜynieria i Kształtowanie Środowiska, 1(31), 2-223. Majewski G., Przewoźniczuk., 6. Characteristics of the particulate matter PM concentration field and an attempt to determine the sources of air pollution in the living district of Ursynów. Annals of arsaw Agricultural University GG, Land Reclamation n.7, 55-67. Ośródka L., Święch-kiba J., 1997. Klimatologiczne aspekty powstawania smogu letniego na obszarze Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. iadomości IMG, 1, 113-128. Roczna ocena jakości w województwie zachodniopomorskim, Raport za 6 rok, pod red. Landsberg-Uczciwek R., Rewaj R., Trybuchowicz A., Inspekcja Ochrony Środowiska, IOŚ w zczecinie, 7. Rogula., śeliński J., 5. Using artificial neutral networks in predictions of O 2, O and O 2 concentrations in Gliwice, Poland. Archives of nvironmental Protection, 31(4), 3-16. Rozbicka K., 4. stępne wyniki badań nad stęŝeniem tlenków azotu O x (O, O 2 ) w powietrzu w arszawie Ursynowie. Przegląd aukowy. InŜynieria i Kształtowanie Środowiska, 1(28), 1-151. alczewski J., 1997. skaźnik meteorologiczny określający prawdopodobieństwo wzrostu zanieczyszczenia powietrza w okresie zimowym. iadomości IMG, 1, 129-135. alczewski J., 5. Meteorologiczne i klimatyczne warunki rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza. Przegl. Geofiz. Rocznik L, z. 3-4, 177-193. MTOROLOGICAL CODITIO DTRMIIG TH QUALITY OF AIR I ZCZCI I JAUARY AD I JULY 6 Małgorzata Czarnecka, Jadwiga idzgorska-lencewicz Department of Meteorology and Climatology, University of Agriculture ul. PapieŜa Pawła VI/3, 71-434 zczecin e-mail: czarnecka@agro.ar.szczecin.pl Ab s t r a c t. The analysis was based on hourly values of the immission of sulphur dioxide, nitrogen dioxide and suspended particulate matter PM, and on data involving meteorological elements gathered at 3 measurement stations in zczecin in January and July, 6. It was observed that the quantity of the immission of essential air impurities in the area of zczecin agglomeration in January and in July, 6, were differentiated by anemometric conditions. The direction of wind decided about the inflow of impurities, whereas wind speed increase caused a decrease in their concentrations. The role of wind velocity as a factor of dispersion was observed first of all with regard to the immission of nitrogen dioxide in July. The air quality in zczecin in January, 6,
72 M. CZARCKA, J. IDZGORKA-LCICZ was mainly determined, apart from the anemometric conditions, by temperature and relative temperature of the air, increase of which resulted in a decrease in immission. on-typical weather prevailing in January, 6, determined more strongly the concentrations of suspended particulate matter PM, while in July those of nitrogen dioxide. The effect of meteorological conditions on the concentrations of nitrogen dioxide was, in both months, larger in the suburban parts of zczecin, and smaller in the centre of the city. K e y w o r d s : sulphur dioxide, nitrogen dioxide, suspended particulate matter PM, meteorological conditions, analysis of regression.